CN104307780A - 清洗方法和清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供清洗方法和清洗装置。在施加处理液来清洗被清洗物的清洗方法中，具有：第1步骤(S3)，对所述被清洗物施加包含微纳气泡或纳气泡等较小尺寸的气泡的第1处理液；以及第2步骤(S4)，在该第1步骤后，对附着有所述第1处理液的状态下的所述被清洗物施加第2处理液，该第2处理液包含比所述第1处理液所包含的气泡的尺寸大的微气泡等气泡，在利用第1处理液进行清洗后，利用包含比该第1处理液所包含的气泡的尺寸大的气泡的第2处理液进行清洗，所以，能够在使用利用了较小气泡的优良性质的第1处理液进行清洗后，使用利用了较大气泡的优良性质的第2处理液进行清洗。

Description

清洗方法和清洗装置

本申请是原案申请号为201110138689.0的发明专利申请(申请日：2011年5月26日，发明名称：清洗方法和清洗装置)的分案申请。

技术领域

本发明涉及对半导体基板等被清洗物施加处理液来清洗该被清洗物的清洗方法和清洗装置。

背景技术

以往，提出了对半导体晶片等板状基板的表面施加含有微细气泡的处理液来清洗该基板的基板处理装置(基板处理方法)(参照专利文献1和专利文献2)。在专利文献1所公开的基板处理装置中，对基板表面喷吹包含微气泡的微气泡水(处理液)来清洗该基板表面。在这种基板处理装置中，利用微气泡水所包含的微气泡(微细气泡)的物理性的冲击、发散能、电吸附性等性质，能够更加良好地清洗基板表面。

并且，在专利文献2所公开的基板处理装置中，还能够根据将从基板去除的颗粒的大小，来调整微气泡水所包含的微气泡(微细气泡)的大小。根据这种基板处理装置，能够在大尺寸颗粒较多的工序中，较大地设定微气泡的尺寸，另一方面，在小尺寸颗粒较多的工序中，较小地设定微气泡的尺寸。

【专利文献1】日本特开2008-93577号公报

【专利文献2】日本特开2008-80230号公报

但是，关于专利文献1或专利文献2所记载的微气泡水(处理液)所包含的微气泡(微细气泡)的物理性的冲击、发散能、电吸附性等有利于清洗的多个性质，并不是只要是微细气泡就一律发挥相同程度的作用。某个尺寸的微细气泡的例如与物理性的冲击有关的性质特别优良，但是，其他性质例如与电吸附性有关的性质并不特别优良，或者，相反，另一个尺寸的微细气泡的例如与电吸附性有关的性质特别优良，但是，其他性质例如与物理性的冲击有关的性质并不特别优良。

但是，在专利文献1和/或专利文献2所公开的基板处理装置中，具有对微气泡水(处理液)所包含的微气泡的尺寸进行调整的功能，但是，在以去除某个尺寸的颗粒为目的的清洗中，微气泡的尺寸是已被确定的，所以，尽管该已确定的尺寸的微气泡的某个性质特别优良，但是，该尺寸的微气泡的其他性质并不一定特别优良。

这样，在现有的基板处理装置(清洗装置)中，未必能够有效利用微细气泡的利于清洗的多个性质。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而完成的，提供能够利用微细气泡的更多有利于清洗的性质进行有效清洗的清洗方法和清洗装置。

本发明的清洗方法通过施加处理液来清洗被清洗物，其中，该清洗方法具有：第1步骤，对所述被清洗物施加包含气泡的第1处理液；以及第2步骤，在该第1步骤后，对附着有所述第1处理液的状态下的所述被清洗物施加第2处理液，该第2处理液包含比所述第1处理液所包含的气泡的尺寸大的气泡。并且，所述被清洗物在输送路径上被输送。与所述第1步骤相比在输送方向的下游侧进行所述第2步骤。

根据这种结构，针对被清洗物，在利用包含气泡的第1处理液进行清洗后，利用包含比该第1处理液所包含的气泡的尺寸大的气泡的第2处理液进行清洗，所以，能够在使用利用了较小气泡的特别有利于清洗的性质的第1处理液进行清洗后，使用利用了较大气泡的特别优良的性质的第2处理液进行清洗。

例如，当第1处理液所包含的气泡为微纳气泡或纳气泡这种尺寸极小的气泡时，通过该极小气泡压破(消失)时产生的自由基反应，能够有效地从被清洗物表面去除有机残渣(极小气泡的对清洗有效的性质)，并且，极小气泡带有负电位，所以，通过附着于颗粒表面的该极小气泡的电位相斥，能够从被清洗物分离该颗粒(极小气泡的对清洗有效的性质)。而且，当第2处理液所包含的气泡为微气泡等比所述微纳气泡或纳气泡的尺寸大的气泡时，如上所述，通过附着于从被清洗物表面分离出的颗粒上的该较大气泡，能够使该颗粒比较快地浮起到处理液表面(较大气泡的对清洗有效的性质)。

并且，由于构成为，在输送路径上输送所述被清洗物，相比所述第1步骤在输送方向的下游侧进行所述第2步骤，因此，在输送路径上输送被清洗物的过程中，针对该被清洗物，能够在利用包含气泡的第1处理液进行清洗后，利用包含比该第1处理液所包含的气泡的尺寸大的气泡的第2处理液进行清洗。

另外，在本发明的清洗方法中，能够构成为，所述第1处理液所包含的气泡的气体和所述第2处理液所包含的气泡的气体不同。

根据这种结构，通过第1处理液所包含的气泡的气体和第2处理液所包含的气泡的气体，能够期待不同的清洗效果。

特别地，所述第1处理液所包含的气体可以是氧或臭氧中的任一方。该情况下，根据第1处理液所包含的较小气泡压破时产生的氧或臭氧的自由基，能够期待氧化作用。

另外，在本发明的清洗方法中，能够构成为，在所述第2步骤后，具有在即将对所述被清洗物进行干燥之前对该被清洗物施加包含气泡的第3处理液的第3步骤。

根据这种结构，在利用第1处理液和第2处理液的清洗结束后，在即将对被清洗物进行干燥之前对被清洗物施加包含气泡的第3处理液，所以，能够利用第3处理液均匀地覆盖该被清洗物。当利用第3处理液均匀地覆盖被清洗物时，通过此后的干燥，能够均匀地对被清洗物进行干燥。并且，在第3处理液中包含气泡，所以，第3处理液所包含的液体成分比较少，能够进行更高效的干燥。

另外，在本发明的清洗方法中，能够构成为，所述第3处理液所包含的气泡的尺寸比所述第2处理液所包含的气泡的尺寸大。

根据这种结构，第3处理液中的气泡的尺寸更大，所以，覆盖被清洗物的第3处理液所包含的液体成分更少，能够进行更高效的干燥。

另外，在本发明的清洗方法中，能够构成为，在输送路径上输送所述被清洗物，在所述第2步骤的输送方向的下游侧进行所述第3步骤。

根据这种结构，在输送路径上输送被清洗物的过程中，针对该被清洗物，在利用包含气泡的第1处理液进行清洗后，利用包含比该第1处理液所包含的气泡的尺寸大的气泡的第2处理液进行清洗，然后，施加包含气泡的第3处理液，对由该第3处理液覆盖的被清洗物进行干燥。

本发明的清洗装置对被清洗物施加处理液来进行清洗，其中，该清洗装置具有：第1清洗机构，其对所述被清洗物施加包含气泡的第1处理液；第2清洗机构，其对附着有被所述第1清洗机构施加的第1处理液的状态下的所述被清洗物施加第2处理液，该第2处理液包含比所述第1处理液所包含的气泡的尺寸大的气泡；以及输送路径，所述被清洗物在该输送路径上被输送。所述第2清洗机构相比所述第1清洗机构配置在输送方向的下游侧。

根据这种结构，针对被清洗物，在第1清洗机构利用包含气泡的第1处理液进行清洗后，通过第2清洗机构利用包含比所述第1处理液所包含的气泡尺寸大的气泡的第2处理液进行清洗，所以，能够在使用利用了较小气泡的优良性质的第1处理液进行清洗后，使用利用了较大气泡的优良性质的第2处理液进行清洗。

并且，由于构成为：该清洗装置具有输送所述被清洗物的输送路径，所述第2清洗机构相比所述第1清洗机构配置在输送方向的下游侧，因此，在输送路径上输送被清洗物的过程中，针对该被清洗物，通过第1清洗机构和第2清洗机构依次进行利用第1处理液的清洗和利用第2处理液的清洗。

另外，在本发明的清洗装置中，能够构成为，该清洗装置具有干燥前处理机构，该干燥前处理机构在即将对从所述第2清洗机构施加所述第2处理液后的所述被清洗物进行干燥之前，对该被清洗物施加包含气泡的第3处理液。

根据这种结构，在利用第1处理液和第2处理液进行的清洗结束后，在即将对被清洗物进行干燥之前通过干燥前处理机构对被清洗物施加包含气泡的第3处理液，所以，能够利用第3处理液均匀地覆盖该被清洗物。当利用第3处理液均匀地覆盖被清洗物时，通过此后的干燥，能够均匀地对被清洗物进行干燥。并且，在第3处理液中包含气泡，所以，第3处理液所包含的液体成分比较少，能够进行更高效的干燥。

另外，在本发明的清洗装置中，能够构成为，所述第3处理液所包含的气泡的尺寸比所述第2处理液所包含的气泡的尺寸大。

根据这种结构，从干燥前处理机构对被清洗物施加的第3处理液中的气泡的尺寸更大，所以，覆盖该被清洗物的第3处理液所包含的液体成分更少，能够进行更高效的干燥。

另外，在本发明的清洗装置中，能够构成为，该清洗装置具有输送所述被清洗物的输送路径，所述干燥前处理机构配置在所述第2清洗机构的输送方向的下游侧。

根据这种结构，在输送路径上输送被清洗物的过程中，针对该被清洗物，在第1清洗机构利用包含气泡的第1处理液进行清洗后，通过第2清洗机构利用包含比所述第1处理液所包含的气泡尺寸大的气泡的第2处理液进行清洗，然后，通过干燥前处理机构施加包含气泡的第3处理液，对由该第3处理液覆盖的被清洗物进行干燥。

根据本发明的清洗方法和清洗装置，针对被清洗物，能够在使用利用了较小气泡的优良性质的第1处理液进行清洗后，使用利用了较大气泡的优良性质的第2处理液进行清洗，所以，能够依次利用较小气泡的有利于清洗的性质、较大气泡的有利于清洗的性质来清洗该被清洗物。因此，能够有效利用微细气泡的更多的优良性质来进行被清洗物的有效清洗。

附图说明

图1是示意性地示出本发明的第1实施方式的清洗装置的图。

图2是示出在图1所示的清洗装置中进行的半导体晶片基板(被清洗物)的清洗顺序的流程图。

标号说明

10：输送机构；20：清洗喷嘴；21、51：冲洗液供给机构；22、52：送通管；30：二流体喷嘴；31：氧气瓶；32：O₂溶解液生成机构；34：送通管；35：储气瓶；40：液刀；41、61：储气瓶；42、62：空气溶解液生成机构；44、64：气泡产生单元；43a、43b、63a、63b：送通管；60：干燥前喷嘴；70：气刀；71：储气瓶；100：清洗装置。

具体实施方式

下面，使用附图说明本发明的实施方式。

本发明的实施方式的清洗装置如图1所示那样构成。该清洗装置对半导体基板(被清洗物)施加处理液从而对该半导体基板进行清洗。

在图1中，该清洗装置100具有输送机构10。输送机构10具有在其输送方向上(参照箭头)依次以规定间隔排列的辊(输送路径)，作为被清洗物的半导体基板(以下简称为基板)W在旋转的辊上依次移动而被输送。以与输送机构10的依次排列的辊对置的方式，从其输送方向的上游侧起依次配置清洗喷嘴20、二流体喷嘴30、液刀40、清洗喷嘴50、干燥前喷嘴60以及气刀70。

清洗装置100具有冲洗液供给机构21、51、O₂溶解液生成机构32、空气溶解液生成机构42、62、氧气瓶31、储气瓶41、61、以及贮存纯水的水箱80。冲洗液供给机构21将来自水箱80的纯水作为冲洗液，通过送通管22供给到清洗喷嘴20。并且，同样，冲洗液供给机构51也将来自水箱80的纯水作为冲洗液，通过送通管52供给到清洗喷嘴50。这些清洗喷嘴20、50喷出所供给的冲洗液(纯水)。

O₂溶解液生成机构32对从水箱80供给的纯水和从氧气瓶31供给的氧气进行混合，在高压下使该氧气溶解在纯水中，生成过饱和状态或接近过饱和状态的氧溶解液。O₂溶解液生成机构32以维持其高压状态的方式，通过送通管34向二流体喷嘴30供给所生成的氧溶解液，该二流体喷嘴30位于清洗喷嘴20的基板W输送方向的下游侧。被从储气瓶35供给高压空气的二流体喷嘴30喷出所供给的氧溶解液和高压空气。在从二流体喷嘴30喷出氧溶解液时进行压力释放，过饱和状态或接近过饱和状态的氧溶解液中的溶解氧气进行化而产生微细气泡。由此，从二流体喷嘴30喷出雾状的含有氧的微细气泡的液体作为第1处理液(第1清洗机构)。在二流体喷嘴30中，能够根据所供给的高压空气的流量来调整所喷出的液体中所包含的细微气泡的尺寸，从该二流体喷嘴30喷出的作为第1处理液的液体中所包含的氧气泡被设定为微纳气泡或纳气泡等极小尺寸(例如约10μm以下)。

空气溶解液生成机构42、62分别对从水箱80供给的纯水和从储气瓶41、61供给的空气进行混合，在高压下使空气溶解在纯水中，生成空气溶解液。空气溶解液生成机构42、62以维持其高压状态的方式，通过送通管43a、63a向气泡产生单元44、64供给所生成的空气溶解液。气泡产生单元44、64采用具有多个孔的构造，在所供给的高压状态的空气溶解液通过该多个孔时释放压力，空气溶解液中的溶解空气进行气化而产生空气的微细气泡。

气泡产生单元44通过送通管43b向配置于二流体喷嘴30的基板W输送方向下游的液刀40供给包含从空气溶解液中得到的空气的微细气泡的液体。液刀40向基板W的输送方向的上游侧喷出所供给的包含微细气泡的液体作为第2处理液(第2清洗机构)。在包含空气溶解液生成机构42和气泡产生单元44的机构中，通过对在纯水中混合的空气的流量和/或压力释放的特性等进行控制，由此，能够调整对液刀40供给的液体中所包含的微细气泡的尺寸。从液刀40喷出的作为第2处理液的液体中所包含的空气的气泡被设定为，微气泡等比从所述二流体喷嘴30喷出的第1处理液中所包含的微细气泡大的尺寸(例如约50μm)。

气泡产生单元64通过送通管63b向配置于所述液刀40和清洗喷嘴50的基板W输送方向下游侧的干燥前喷嘴60供给含有从空气溶解液中得到的微细气泡的液体。干燥前喷嘴60喷出所供给的包含微细气泡的液体作为第3处理液(第3清洗机构)。在包含空气溶解液生成机构62和气泡产生单元64的机构中，通过对在纯水中混合的空气的流量和/或压力释放的特性等进行控制，由此，能够调整对干燥前喷嘴60供给的液体中所包含的微细气泡的尺寸，从干燥前喷嘴60喷出的作为第3处理液的液体中所包含的空气气泡被设定为，微气泡或毫气泡等比从所述液刀40喷出的第2处理液中所包含的微细气泡大的尺寸(例如约100μm以上)。

对配置于所述干燥前喷嘴60的基板W输送方向下游侧的气刀70供给来自储气瓶71的高压空气，从气刀70向基板W输送方向的上游侧喷出空气。

在所述这种构造的清洗装置100中，针对在输送机构10的辊上依次被输送的基板W(被清洗物)，按照图2所示的顺序进行处理(清洗处理)。

当基板W从上一工序(例如栅极布线构图工序)送入到输送路径(输送机构10的辊上)后(S1)，开始该基板W的输送。首先，对所输送的基板W喷吹从清洗喷嘴20喷出的冲洗液(S2)。由此，进行基板W的预冲洗处理。通过清洗喷嘴20的位置而进行了预冲洗处理后的基板W进一步被输送，其被喷吹从二流体喷嘴30喷出的第1处理液(S3：第1步骤)。在第1处理液中含有氧(O₂)的微纳气泡或纳气泡等极小气泡，当对基板W的表面喷吹这种第1处理液时，通过在该极小的氧气泡压破(消失)时产生的自由基反应、以及由此电离出的氧的作用等，有机残渣能够从基板W表面被剥离，并且，极小气泡带有负电位，所以，通过附着于这样剥离出的有机残渣和/或颗粒表面的微细气泡的电位相斥，能够将该有机残渣和/或其他颗粒从基板W表面分离。这样，被从基板W表面剥离/分离的有机残渣和/或颗粒浮游在附着于基板W表面的第1处理液中。

通过二流体喷嘴30的位置而利用第1处理液进行了清洗后的基板W进一步被输送，其被喷吹从液刀40喷出的第2处理液(S4：第2步骤)。从液刀40向输送方向的上游侧喷出第2处理液，所以，其喷出力与基板W向下游侧的移动互相结合，通过从液刀40喷吹的第2处理液吹掉附着于基板W表面的第1处理液。并且，在第2处理液中含有微气泡等比所述第1处理液所包含的微细气泡的尺寸大的气泡，所以，如上所述，当该较大气泡附着于从基板W表面剥离/分离出的有机残渣和/或颗粒时，通过该较大的气泡，能够使该有机残渣和/或颗粒比较快地浮起到处理液表面。由此，在有机残渣和/或颗粒浮游的第1处理液由于来自液刀40的第2处理液的喷吹而吹掉时，能够可靠地防止该有机残渣和/或颗粒再次附着于基板W表面。

通过液刀40的位置而利用第2处理液进行了清洗后的基板W进一步被输送，其被喷吹从清洗喷嘴50喷出的冲洗液(纯水)(S5)。通过该冲洗液，冲洗掉在基板W表面残留的第2处理液。

通过清洗喷嘴50的位置而进行了冲洗处理后的基板W进一步被输送，其被喷吹从干燥前喷嘴60喷出的第3处理液(S6：第3步骤)。通过从该干燥前喷嘴60喷吹的第3处理液，冲洗掉在基板表面W不均匀地残留的冲洗液，该基板W表面成为被第3处理液均匀覆盖的状态。而且，在第3处理液中包含比从液刀40喷出的第2处理液所包含的气泡和从二流体喷嘴30喷出的第1处理液所包含的气泡的尺寸大的气泡，通过该气泡，成为该第3处理液中所包含的液体成分较少的状态。因此，基板W表面成为被液体成分较少的第3处理液均匀覆盖的状态。

然后，基板W在通过干燥前喷嘴60的位置并通过气刀70的位置时，被喷吹从气刀70喷出的高压空气(S7)。通过该喷吹的高压空气，从该基板W表面物理性地排除在基板W表面均匀残留的第3处理液(水分子)，进行基板W的干燥处理。如上所述，均匀覆盖基板W表面的第3处理液通过所含有的气泡而成为液体成分较少的状态，所以，能够有效且均匀地对该基板W进行干燥。

这样，将结束了干燥处理的基板W从输送路径(输送机构10的辊上)送出(S8)，移动到下一工序(例如成膜处理工序)。

根据上述清洗装置100(清洗方法：参照图2)，针对基板W，能够在使用利用了气泡压破(消失)时产生的自由基反应和/或电位相斥等较小气泡的优良性质的第1处理液进行清洗后，使用利用了颗粒的浮起分离等较大气泡的优良性质的第2处理液进行清洗，所以，能够依次利用该气泡压破(消失)时产生的自由基反应和/或电位相斥等性质、以及颗粒的浮起分离等性质来清洗基板W。因此，能够有效利用这些气泡的多个有利于清洗的性质来进行基板W的有效清洗。

所述清洗装置100采用针对在输送机构10上输送的基板W进行各清洗处理的构造，但是，也可以采用如下构造：针对安装在支承台上的基板W，依次更换安装各喷嘴来进行各清洗处理。

另外，从二流体喷嘴30喷出的第1处理液包含氧气泡，但是，例如也可以包含更容易被活性化的臭氧气泡。并且，同样，第2处理液也可以包含空气的气泡。

从二流体喷嘴30喷出的第1处理液是在纯水中含有氧等气体的气泡的处理液，但是，也可以是在清洗效果特别好的药液(例如氨水、中性洗剂、碱溶液等)中含有气泡的处理液。

另外，在所述清洗装置100中，使用二流体喷嘴30作为喷出第1处理液的机构，但是，只要能够喷出包含比第2处理液或第3处理液所包含的气泡的尺寸小的气泡的处理液(第1处理液)，则也可以采用其他构造。

所述清洗装置100将半导体基板W作为被清洗物，但是，也可以将玻璃基板等板状物或其他形状的物品作为被清洗物。

Claims (6)

1.一种施加处理液来清洗被清洗物的清洗方法，其中，该清洗方法具有：

第1步骤，对所述被清洗物施加包含气泡的第1处理液；以及

第2步骤，在该第1步骤后，对附着有所述第1处理液的状态下的所述被清洗物施加第2处理液，该第2处理液包含比所述第1处理液所包含的气泡的尺寸大的气泡，

所述被清洗物在输送路径上被输送，

与所述第1步骤相比在输送方向的下游侧进行所述第2步骤。

2.根据权利要求1所述的清洗方法，其中，

该清洗方法还具有第3步骤，该第3步骤在所述第2步骤后，在即将对所述被清洗物进行干燥之前对该被清洗物施加包含气泡的第3处理液，

与所述第2步骤相比在输送方向的下游侧进行所述第3步骤。

3.根据权利要求2所述的清洗方法，其中，

所述第3处理液所包含的气泡的尺寸比所述第2处理液所包含的气泡的尺寸大。

4.一种清洗装置，该清洗装置对被清洗物施加处理液来进行清洗，其中，该清洗装置具有：

第1清洗机构，其对所述被清洗物施加包含气泡的第1处理液；

第2清洗机构，其对附着有由所述第1清洗机构施加的第1处理液的状态下的所述被清洗物施加第2处理液，该第2处理液包含比所述第1处理液所包含的气泡的尺寸大的气泡；以及

输送路径，所述被清洗物在该输送路径上被输送，

所述第2清洗机构相比所述第1清洗机构配置在输送方向的下游侧。

5.根据权利要求4所述的清洗装置，其中，

该清洗装置还具有干燥前处理机构，该干燥前处理机构在即将对被从所述第2清洗机构施加所述第2处理液后的所述被清洗物进行干燥之前，对该被清洗物施加包含气泡的第3处理液，

所述干燥前处理机构相比所述第2清洗机构配置在输送方向的下游侧。

6.根据权利要求5所述的清洗装置，其中，

所述第3处理液所包含的气泡的尺寸比所述第2处理液所包含的气泡的尺寸大。